变压器工作原理PPT课件

2019/7/31
8
空载电流和空载损耗
一、空载电流 作用与组成
空载电流I0包含两个分量，一个是励磁分量I0a，作用是建 立磁场，另一个是铁损耗分量I0r，主要作用是供铁损耗。
性质：由于空载电流的无功分量远大于有功分量，所以空 载电流主要是感性无功性质——也称励磁电流；
大小：与电源电压和频率、线圈匝数、磁路材质及几何尺寸 有关，用空载电流百分数I0%来表示：
电力变压器的工作原理
一、变压器基本原理 二、变压器空载特性 三、变压器负载特性 四、电力变压器的型号 五、三相变压器
2019/7/31
1
变压器发展史
1884年匈牙利人制造出世界第一台变压器。（闭合铁心式） 1917年我国上海华生电器制造厂生产出我国第一台变压器 1953年我国沈阳变压器厂制造出第一台仿苏13500/110单相变压器。 1954年我国沈阳变压器厂制造出第一台单相规格20000/154变压器。 1958年8月我国沈阳变压器厂制造出第一台单相仿苏40000/220变压
器。 1960年3月我国沈阳变压器厂制造出第一台330kV变压器。 1979年12月我国沈阳变压器厂制造出第一台单相500kV型号DFPS-
250000/500变压器。 2005年4月2日保定天威通过750kV型号ODFPS-500000/750变压器试
验。 2009年1月6日特变电工沈阳变压器公司生产的1000kV型号ODFS-
1）性质上：Φm与 I0 成非线性关系； ΦL1 与 I0 成线性关系；
2）数量上： Φm占99%以上， ΦL1仅占1%以下； 3）作用上： 起传递能量的作用， 起漏抗压降作用。
各电磁量参考方向的规定
一次侧遵循电动机惯例，二次侧遵循发电机惯例。
磁通与产生它的电流之间符合右手螺旋定则；电动势与感 应它的磁通之间符合右手螺旋定则。
1000000/1000变压器投入运行。
2019/7/31
2
世界上第一台闭合铁心变压 器
2019/7/31
我国第一台交流1000kV变压器
3
一、变压器基本工作原理
变压器是一种静止电器,它通过线圈间 的电磁感应,将一种电压等级的交流电能转换 成同频率的另一种电压等级的交流电能.
变压器是利用电磁感应原理工作，它 是由相互绝缘且匝数不等的两个绕组（构成电 路），套装在有良好导磁性能材料叠成的铁心 上(构成磁路），两绕组之间只有磁的耦合而 没有电的联系。
空载时等效电路为
2019/7/31
14
Rm , X m , Zm 励磁电阻、励磁电抗、励磁阻抗。由于磁路具有饱 和特性所以 Zm Rm jX不m 是常数，随磁路饱和程度增大而减小。
2019/7/31
13
空载时的等效电路和相量图
等效电路
基于E1δ=-jI0X1δ表示法，Φ感应的电动势E1也用电抗压 降表示，由于Φ在铁心引起铁损PTE，所以还要引入一个 电阻Rm,用I20Rm等效PTE,即
E1=I0(Rm+jXm)
一次侧的电动势平衡方程为
U1=-E1+I0Z1
=I0(Rm+jXm+I0(R1+jX1)


E1=4.44fN1BmS×10-4

E2=4.44fN2BmS×10-4
2019/7/31
5
在主磁通的作用下，两侧的线圈分别产生感应 电势，电势的大小与匝数成正比，K为变压器变比。
变压器电流之比与一、二次绕组的匝数成反比， 即
变压器匝数多的一侧电流小，匝数少的一侧电流大。 变压器的原、副线圈匝数不同，起到了变压器作用。
及一次线圈的匝数。
2019/7/31
12
(2)二次侧电动势平衡方程
U2=E2
2、变比
定义
k E1 N1 U1 U1N E2 N 2 U20 U2 N
对三相变压器，变比为一、二次侧的相电动势之比，
近似为额定相电压之比，具体为
Y，d接线 k U1N 3 U2N
D，y接线 k 3 U1N U2N
2019/7/31
4
变压器的一次绕组（一次绕组）与交流电源接通后， 经绕组内流过交变电流产生磁动势 ，在这个磁动势作 用下，铁芯中便有交变磁通 ，即一次绕组从电源吸取 电能转变为磁能， 在铁芯中同时交（环）链原、副边 绕组（二次绕组），由于电磁感应作用，分别在原、二 次绕组产生频率相同的感应电动势。如果此时二次绕组 接通负载，在二次绕组感应电动势作用下，便有电流流 过负载，铁芯中的磁能又转换为电能。这就是变压器利 用电磁感应原理将电源的电能传递到负载中的工作原理。
2019/7/31
i0
i0
10
空载损耗
变压器空载时一次侧从电源吸收少量的有功功率P0， 供给铁心损耗PFe和绕组损耗IR由于I和R均很小，所 以即空载损耗近似为铁心损耗
对于已制成变压器，铁损与磁通密度幅值的平方成正比， 与电流频率的1.3次方成正比，即
空载损耗约占额定容量的0.1%-1%，而且随变压器容量的增 大而下降。为减少空载损耗，改进设计结构的方向是采用优 质铁磁材料：优质硅钢片、激光化硅钢片或应用非晶态合金。
20Hale Waihona Puke 9/7/31I0 %
I0 IN
100%
9
3、空载电流波形

由于磁路饱和，空载电流 与由它产生的主磁通呈非 线性关系。
t 当磁通按正弦规律变化时，
空载电流呈尖顶波形。
当空载电流按正弦规律变 化时，主磁通呈尖顶波形。
321
1 2 3
实际空载电流为非正弦波，但为了分 析、计算和测量的方便，在相量图和 计算式中常用正弦的电流代替实际的 空载电流。
2019/7/31
11
空载时的电动势方程、等效电路和相量图
一、电动势平衡方程和变比
1.电动势平衡方程 1.1一次侧电动势平衡方程
U1=-E1-E1δ+I0R1=-E1+I0R1+jI0X1=-E1+Z1I0
忽略很小的漏阻抗压降，并写成有效值形式，有
U1≈E1=4.44fN1Φm
则
可见，影响主磁通大小的因素有电源电压和频率，以
变压器一次侧为额定电压时，其二次侧电压随着负载 电流的大小和功率因素的高低而变化。
2019/7/31
6
二.变压器的空 载特性
变压器一次绕 组接电源，二次绕组开 路，负载电流为零，这 种情况即为变压器的空 载运行。 N1和 N2为一、 二次绕组的匝数分别绕 在两个铁心柱上。
2019/7/31
7
主磁通与漏磁通的区别